Merge branch 'x86-mm-for-linus' of git://git.kernel.org/pub/scm/linux/kernel/git...
[linux-2.6.git] / arch / x86 / kernel / process_32.c
1 /*
2  *  Copyright (C) 1995  Linus Torvalds
3  *
4  *  Pentium III FXSR, SSE support
5  *      Gareth Hughes <gareth@valinux.com>, May 2000
6  */
7
8 /*
9  * This file handles the architecture-dependent parts of process handling..
10  */
11
12 #include <linux/stackprotector.h>
13 #include <linux/cpu.h>
14 #include <linux/errno.h>
15 #include <linux/sched.h>
16 #include <linux/fs.h>
17 #include <linux/kernel.h>
18 #include <linux/mm.h>
19 #include <linux/elfcore.h>
20 #include <linux/smp.h>
21 #include <linux/stddef.h>
22 #include <linux/slab.h>
23 #include <linux/vmalloc.h>
24 #include <linux/user.h>
25 #include <linux/interrupt.h>
26 #include <linux/utsname.h>
27 #include <linux/delay.h>
28 #include <linux/reboot.h>
29 #include <linux/init.h>
30 #include <linux/mc146818rtc.h>
31 #include <linux/module.h>
32 #include <linux/kallsyms.h>
33 #include <linux/ptrace.h>
34 #include <linux/personality.h>
35 #include <linux/tick.h>
36 #include <linux/percpu.h>
37 #include <linux/prctl.h>
38 #include <linux/dmi.h>
39 #include <linux/ftrace.h>
40 #include <linux/uaccess.h>
41 #include <linux/io.h>
42 #include <linux/kdebug.h>
43
44 #include <asm/pgtable.h>
45 #include <asm/system.h>
46 #include <asm/ldt.h>
47 #include <asm/processor.h>
48 #include <asm/i387.h>
49 #include <asm/desc.h>
50 #ifdef CONFIG_MATH_EMULATION
51 #include <asm/math_emu.h>
52 #endif
53
54 #include <linux/err.h>
55
56 #include <asm/tlbflush.h>
57 #include <asm/cpu.h>
58 #include <asm/idle.h>
59 #include <asm/syscalls.h>
60 #include <asm/ds.h>
61
62 asmlinkage void ret_from_fork(void) __asm__("ret_from_fork");
63
64 DEFINE_PER_CPU(struct task_struct *, current_task) = &init_task;
65 EXPORT_PER_CPU_SYMBOL(current_task);
66
67 /*
68  * Return saved PC of a blocked thread.
69  */
70 unsigned long thread_saved_pc(struct task_struct *tsk)
71 {
72         return ((unsigned long *)tsk->thread.sp)[3];
73 }
74
75 #ifndef CONFIG_SMP
76 static inline void play_dead(void)
77 {
78         BUG();
79 }
80 #endif
81
82 /*
83  * The idle thread. There's no useful work to be
84  * done, so just try to conserve power and have a
85  * low exit latency (ie sit in a loop waiting for
86  * somebody to say that they'd like to reschedule)
87  */
88 void cpu_idle(void)
89 {
90         int cpu = smp_processor_id();
91
92         /*
93          * If we're the non-boot CPU, nothing set the stack canary up
94          * for us.  CPU0 already has it initialized but no harm in
95          * doing it again.  This is a good place for updating it, as
96          * we wont ever return from this function (so the invalid
97          * canaries already on the stack wont ever trigger).
98          */
99         boot_init_stack_canary();
100
101         current_thread_info()->status |= TS_POLLING;
102
103         /* endless idle loop with no priority at all */
104         while (1) {
105                 tick_nohz_stop_sched_tick(1);
106                 while (!need_resched()) {
107
108                         check_pgt_cache();
109                         rmb();
110
111                         if (cpu_is_offline(cpu))
112                                 play_dead();
113
114                         local_irq_disable();
115                         /* Don't trace irqs off for idle */
116                         stop_critical_timings();
117                         pm_idle();
118                         start_critical_timings();
119                 }
120                 tick_nohz_restart_sched_tick();
121                 preempt_enable_no_resched();
122                 schedule();
123                 preempt_disable();
124         }
125 }
126
127 void __show_regs(struct pt_regs *regs, int all)
128 {
129         unsigned long cr0 = 0L, cr2 = 0L, cr3 = 0L, cr4 = 0L;
130         unsigned long d0, d1, d2, d3, d6, d7;
131         unsigned long sp;
132         unsigned short ss, gs;
133         const char *board;
134
135         if (user_mode_vm(regs)) {
136                 sp = regs->sp;
137                 ss = regs->ss & 0xffff;
138                 gs = get_user_gs(regs);
139         } else {
140                 sp = (unsigned long) (&regs->sp);
141                 savesegment(ss, ss);
142                 savesegment(gs, gs);
143         }
144
145         printk("\n");
146
147         board = dmi_get_system_info(DMI_PRODUCT_NAME);
148         if (!board)
149                 board = "";
150         printk("Pid: %d, comm: %s %s (%s %.*s) %s\n",
151                         task_pid_nr(current), current->comm,
152                         print_tainted(), init_utsname()->release,
153                         (int)strcspn(init_utsname()->version, " "),
154                         init_utsname()->version, board);
155
156         printk("EIP: %04x:[<%08lx>] EFLAGS: %08lx CPU: %d\n",
157                         (u16)regs->cs, regs->ip, regs->flags,
158                         smp_processor_id());
159         print_symbol("EIP is at %s\n", regs->ip);
160
161         printk("EAX: %08lx EBX: %08lx ECX: %08lx EDX: %08lx\n",
162                 regs->ax, regs->bx, regs->cx, regs->dx);
163         printk("ESI: %08lx EDI: %08lx EBP: %08lx ESP: %08lx\n",
164                 regs->si, regs->di, regs->bp, sp);
165         printk(" DS: %04x ES: %04x FS: %04x GS: %04x SS: %04x\n",
166                (u16)regs->ds, (u16)regs->es, (u16)regs->fs, gs, ss);
167
168         if (!all)
169                 return;
170
171         cr0 = read_cr0();
172         cr2 = read_cr2();
173         cr3 = read_cr3();
174         cr4 = read_cr4_safe();
175         printk("CR0: %08lx CR2: %08lx CR3: %08lx CR4: %08lx\n",
176                         cr0, cr2, cr3, cr4);
177
178         get_debugreg(d0, 0);
179         get_debugreg(d1, 1);
180         get_debugreg(d2, 2);
181         get_debugreg(d3, 3);
182         printk("DR0: %08lx DR1: %08lx DR2: %08lx DR3: %08lx\n",
183                         d0, d1, d2, d3);
184
185         get_debugreg(d6, 6);
186         get_debugreg(d7, 7);
187         printk("DR6: %08lx DR7: %08lx\n",
188                         d6, d7);
189 }
190
191 void show_regs(struct pt_regs *regs)
192 {
193         __show_regs(regs, 1);
194         show_trace(NULL, regs, &regs->sp, regs->bp);
195 }
196
197 /*
198  * This gets run with %bx containing the
199  * function to call, and %dx containing
200  * the "args".
201  */
202 extern void kernel_thread_helper(void);
203
204 /*
205  * Create a kernel thread
206  */
207 int kernel_thread(int (*fn)(void *), void *arg, unsigned long flags)
208 {
209         struct pt_regs regs;
210
211         memset(&regs, 0, sizeof(regs));
212
213         regs.bx = (unsigned long) fn;
214         regs.dx = (unsigned long) arg;
215
216         regs.ds = __USER_DS;
217         regs.es = __USER_DS;
218         regs.fs = __KERNEL_PERCPU;
219         regs.gs = __KERNEL_STACK_CANARY;
220         regs.orig_ax = -1;
221         regs.ip = (unsigned long) kernel_thread_helper;
222         regs.cs = __KERNEL_CS | get_kernel_rpl();
223         regs.flags = X86_EFLAGS_IF | X86_EFLAGS_SF | X86_EFLAGS_PF | 0x2;
224
225         /* Ok, create the new process.. */
226         return do_fork(flags | CLONE_VM | CLONE_UNTRACED, 0, &regs, 0, NULL, NULL);
227 }
228 EXPORT_SYMBOL(kernel_thread);
229
230 void release_thread(struct task_struct *dead_task)
231 {
232         BUG_ON(dead_task->mm);
233         release_vm86_irqs(dead_task);
234 }
235
236 /*
237  * This gets called before we allocate a new thread and copy
238  * the current task into it.
239  */
240 void prepare_to_copy(struct task_struct *tsk)
241 {
242         unlazy_fpu(tsk);
243 }
244
245 int copy_thread(unsigned long clone_flags, unsigned long sp,
246         unsigned long unused,
247         struct task_struct *p, struct pt_regs *regs)
248 {
249         struct pt_regs *childregs;
250         struct task_struct *tsk;
251         int err;
252
253         childregs = task_pt_regs(p);
254         *childregs = *regs;
255         childregs->ax = 0;
256         childregs->sp = sp;
257
258         p->thread.sp = (unsigned long) childregs;
259         p->thread.sp0 = (unsigned long) (childregs+1);
260
261         p->thread.ip = (unsigned long) ret_from_fork;
262
263         task_user_gs(p) = get_user_gs(regs);
264
265         tsk = current;
266         if (unlikely(test_tsk_thread_flag(tsk, TIF_IO_BITMAP))) {
267                 p->thread.io_bitmap_ptr = kmemdup(tsk->thread.io_bitmap_ptr,
268                                                 IO_BITMAP_BYTES, GFP_KERNEL);
269                 if (!p->thread.io_bitmap_ptr) {
270                         p->thread.io_bitmap_max = 0;
271                         return -ENOMEM;
272                 }
273                 set_tsk_thread_flag(p, TIF_IO_BITMAP);
274         }
275
276         err = 0;
277
278         /*
279          * Set a new TLS for the child thread?
280          */
281         if (clone_flags & CLONE_SETTLS)
282                 err = do_set_thread_area(p, -1,
283                         (struct user_desc __user *)childregs->si, 0);
284
285         if (err && p->thread.io_bitmap_ptr) {
286                 kfree(p->thread.io_bitmap_ptr);
287                 p->thread.io_bitmap_max = 0;
288         }
289
290         clear_tsk_thread_flag(p, TIF_DS_AREA_MSR);
291         p->thread.ds_ctx = NULL;
292
293         clear_tsk_thread_flag(p, TIF_DEBUGCTLMSR);
294         p->thread.debugctlmsr = 0;
295
296         return err;
297 }
298
299 void
300 start_thread(struct pt_regs *regs, unsigned long new_ip, unsigned long new_sp)
301 {
302         set_user_gs(regs, 0);
303         regs->fs                = 0;
304         set_fs(USER_DS);
305         regs->ds                = __USER_DS;
306         regs->es                = __USER_DS;
307         regs->ss                = __USER_DS;
308         regs->cs                = __USER_CS;
309         regs->ip                = new_ip;
310         regs->sp                = new_sp;
311         /*
312          * Free the old FP and other extended state
313          */
314         free_thread_xstate(current);
315 }
316 EXPORT_SYMBOL_GPL(start_thread);
317
318
319 /*
320  *      switch_to(x,yn) should switch tasks from x to y.
321  *
322  * We fsave/fwait so that an exception goes off at the right time
323  * (as a call from the fsave or fwait in effect) rather than to
324  * the wrong process. Lazy FP saving no longer makes any sense
325  * with modern CPU's, and this simplifies a lot of things (SMP
326  * and UP become the same).
327  *
328  * NOTE! We used to use the x86 hardware context switching. The
329  * reason for not using it any more becomes apparent when you
330  * try to recover gracefully from saved state that is no longer
331  * valid (stale segment register values in particular). With the
332  * hardware task-switch, there is no way to fix up bad state in
333  * a reasonable manner.
334  *
335  * The fact that Intel documents the hardware task-switching to
336  * be slow is a fairly red herring - this code is not noticeably
337  * faster. However, there _is_ some room for improvement here,
338  * so the performance issues may eventually be a valid point.
339  * More important, however, is the fact that this allows us much
340  * more flexibility.
341  *
342  * The return value (in %ax) will be the "prev" task after
343  * the task-switch, and shows up in ret_from_fork in entry.S,
344  * for example.
345  */
346 __notrace_funcgraph struct task_struct *
347 __switch_to(struct task_struct *prev_p, struct task_struct *next_p)
348 {
349         struct thread_struct *prev = &prev_p->thread,
350                                  *next = &next_p->thread;
351         int cpu = smp_processor_id();
352         struct tss_struct *tss = &per_cpu(init_tss, cpu);
353         bool preload_fpu;
354
355         /* never put a printk in __switch_to... printk() calls wake_up*() indirectly */
356
357         /*
358          * If the task has used fpu the last 5 timeslices, just do a full
359          * restore of the math state immediately to avoid the trap; the
360          * chances of needing FPU soon are obviously high now
361          */
362         preload_fpu = tsk_used_math(next_p) && next_p->fpu_counter > 5;
363
364         __unlazy_fpu(prev_p);
365
366         /* we're going to use this soon, after a few expensive things */
367         if (preload_fpu)
368                 prefetch(next->xstate);
369
370         /*
371          * Reload esp0.
372          */
373         load_sp0(tss, next);
374
375         /*
376          * Save away %gs. No need to save %fs, as it was saved on the
377          * stack on entry.  No need to save %es and %ds, as those are
378          * always kernel segments while inside the kernel.  Doing this
379          * before setting the new TLS descriptors avoids the situation
380          * where we temporarily have non-reloadable segments in %fs
381          * and %gs.  This could be an issue if the NMI handler ever
382          * used %fs or %gs (it does not today), or if the kernel is
383          * running inside of a hypervisor layer.
384          */
385         lazy_save_gs(prev->gs);
386
387         /*
388          * Load the per-thread Thread-Local Storage descriptor.
389          */
390         load_TLS(next, cpu);
391
392         /*
393          * Restore IOPL if needed.  In normal use, the flags restore
394          * in the switch assembly will handle this.  But if the kernel
395          * is running virtualized at a non-zero CPL, the popf will
396          * not restore flags, so it must be done in a separate step.
397          */
398         if (get_kernel_rpl() && unlikely(prev->iopl != next->iopl))
399                 set_iopl_mask(next->iopl);
400
401         /*
402          * Now maybe handle debug registers and/or IO bitmaps
403          */
404         if (unlikely(task_thread_info(prev_p)->flags & _TIF_WORK_CTXSW_PREV ||
405                      task_thread_info(next_p)->flags & _TIF_WORK_CTXSW_NEXT))
406                 __switch_to_xtra(prev_p, next_p, tss);
407
408         /* If we're going to preload the fpu context, make sure clts
409            is run while we're batching the cpu state updates. */
410         if (preload_fpu)
411                 clts();
412
413         /*
414          * Leave lazy mode, flushing any hypercalls made here.
415          * This must be done before restoring TLS segments so
416          * the GDT and LDT are properly updated, and must be
417          * done before math_state_restore, so the TS bit is up
418          * to date.
419          */
420         arch_end_context_switch(next_p);
421
422         if (preload_fpu)
423                 __math_state_restore();
424
425         /*
426          * Restore %gs if needed (which is common)
427          */
428         if (prev->gs | next->gs)
429                 lazy_load_gs(next->gs);
430
431         percpu_write(current_task, next_p);
432
433         return prev_p;
434 }
435
436 int sys_clone(struct pt_regs *regs)
437 {
438         unsigned long clone_flags;
439         unsigned long newsp;
440         int __user *parent_tidptr, *child_tidptr;
441
442         clone_flags = regs->bx;
443         newsp = regs->cx;
444         parent_tidptr = (int __user *)regs->dx;
445         child_tidptr = (int __user *)regs->di;
446         if (!newsp)
447                 newsp = regs->sp;
448         return do_fork(clone_flags, newsp, regs, 0, parent_tidptr, child_tidptr);
449 }
450
451 /*
452  * sys_execve() executes a new program.
453  */
454 int sys_execve(struct pt_regs *regs)
455 {
456         int error;
457         char *filename;
458
459         filename = getname((char __user *) regs->bx);
460         error = PTR_ERR(filename);
461         if (IS_ERR(filename))
462                 goto out;
463         error = do_execve(filename,
464                         (char __user * __user *) regs->cx,
465                         (char __user * __user *) regs->dx,
466                         regs);
467         if (error == 0) {
468                 /* Make sure we don't return using sysenter.. */
469                 set_thread_flag(TIF_IRET);
470         }
471         putname(filename);
472 out:
473         return error;
474 }
475
476 #define top_esp                (THREAD_SIZE - sizeof(unsigned long))
477 #define top_ebp                (THREAD_SIZE - 2*sizeof(unsigned long))
478
479 unsigned long get_wchan(struct task_struct *p)
480 {
481         unsigned long bp, sp, ip;
482         unsigned long stack_page;
483         int count = 0;
484         if (!p || p == current || p->state == TASK_RUNNING)
485                 return 0;
486         stack_page = (unsigned long)task_stack_page(p);
487         sp = p->thread.sp;
488         if (!stack_page || sp < stack_page || sp > top_esp+stack_page)
489                 return 0;
490         /* include/asm-i386/system.h:switch_to() pushes bp last. */
491         bp = *(unsigned long *) sp;
492         do {
493                 if (bp < stack_page || bp > top_ebp+stack_page)
494                         return 0;
495                 ip = *(unsigned long *) (bp+4);
496                 if (!in_sched_functions(ip))
497                         return ip;
498                 bp = *(unsigned long *) bp;
499         } while (count++ < 16);
500         return 0;
501 }
502